CN103615798A - 全预混燃烧燃气采暖热水炉 - Google Patents

Abstract

一种全预混燃烧燃气采暖热水炉，包括换热器、燃烧器、风机、燃气调节阀、燃气管、空气管，换热器的内腔形成密闭式燃烧室，燃烧器设置在密闭式燃烧室内，风机的出风口与燃烧器的进气口连通，燃气管、空气管与风机的进风口连通，燃气调节阀串联在燃气管上，燃气调节阀、风机与控制电路模块电联接，它还包括离子电流反馈针、火焰离子电流检测单元，离子电流反馈针安装在密闭式燃烧室内，火焰离子电流检测单元与离子电流反馈针、控制电路模块电联接，它能有效地在燃气成分发生变化时，使燃气与空气比例调整至新的空燃比，以达到使燃气完全燃烧的目的。

Description

全预混燃烧燃气采暖热水炉

技术领域

本发明涉及到一种全预混燃烧燃气采暖热水炉。

背景技术

在现有技术中，燃气采暖热水炉按燃气的燃烧方式，特别是燃气与空气的混合方式不同，可划分为部分预混燃烧燃气采暖热水炉和全预混燃烧燃气采暖热水炉。全预混燃烧的特点：燃气与空气在燃烧前按照化学当量比进行充分混合后，再进行燃烧，其具有以下众多优点：燃气燃烧充分、容积热强度高、热效率高、有害烟气排放指标低等等。

但当燃气成分发生变化时，燃气燃烧的空燃比就发生了变化，那么燃气燃烧将会出现异常。由于此时燃气与空气混合物不能在最佳状态下燃烧，将出现热效率下降、燃烧异响、有害烟气排放量高等不良现象，严重时甚至影响到用户的正常使用，致使存在燃气成分发生变化时，全预混燃烧燃气采暖热水炉的燃烧状况不佳等缺陷。为克服这些缺陷，对全预混燃烧燃气采暖热水炉进行了改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是要提供一种全预混燃烧燃气采暖热水炉，它能有效地在燃气成分发生变化时，使燃气与空气比例调整至新的空燃比，以达到使燃气完全燃烧的目的。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括换热器、燃烧器、风机、燃气调节阀、燃气管、空气管、控制电路模块，换热器的内腔形成密闭式燃烧室，燃烧器设置在密闭式燃烧室内，风机的出风口与燃烧器的进气口连通，燃气管、空气管与风机的进风口连通，燃气调节阀串联在燃气管上，燃气调节阀、风机与控制电路模块电联接，它还包括离子电流反馈针、火焰离子电流检测单元，离子电流反馈针安装在密闭式燃烧室内，火焰离子电流检测单元与离子电流反馈针、控制电路模块电联接。

所述的火焰离子电流检测单元包括火焰离子电流输入电路、交流高压产生电路、交流分压电路、直流分压电路、滤波电路，火焰离子电流输入电路一端与离子电流反馈针电联接，火焰离子电流输入电路另一端、交流高压产生电路分别与交流分压电路的输入端电联接，交流分压电路的输出端通过直流分压电路与滤波电路的输入端电联接，滤波电路的输出端与控制电路模块电联接。

所述的控制电路模块包括MCU控制单元、燃气调节阀调节输出电路、燃气调节阀反馈电路，燃气调节阀调节输出电路、燃气调节阀反馈电路分别与MCU控制单元电联接，燃气调节阀调节输出电路、燃气调节阀反馈电路与燃气调节阀电联接。

所述的控制电路模块还包括分别与MCU控制单元电联接的风机调速输出控制电路、风机转速反馈电路，风机调速输出控制电路、风机转速反馈电路与风机电联接。

换热器上设有燃烧器安装孔、反馈针安装孔，燃烧器通过燃烧器安装孔安装在换热器内，离子电流反馈针通过反馈针安装孔安装在换热器内。

空气管上设有文丘里管，燃气管的出燃气口与文丘里管连通。

本发明同背景技术相比所产生的有益效果：

1、由于本发明采用离子电流反馈针、火焰离子电流检测单元，离子电流反馈针安装在密闭式燃烧室内，火焰离子电流检测单元与离子电流反馈针、控制电路模块电联接的结构，控制电路模块通过离子电流反馈针探测到火焰离子电流信号，如果离子电流信号的大小偏离燃烧最佳状态下的离子电流大小范围，控制电路模块则控制燃气调节阀的开度和/或风机的转速来调节空燃比，使燃气与空气的比例重新配合，以使离子电流信号的大小恢复到燃烧最佳状态下的离子电流大小范围。故它能有效地在燃气成分发生变化时，使燃气与空气比例调整至新的空燃比，以达到使燃气完全燃烧的目的。

附图说明：图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的电路连接框图。

图3为图1中火焰离子电流检测单元51的连接框图。

图4为图3的一种电路连接图。

图5为图1中燃气调节阀调节输出电路、燃气调节阀反馈电路的具体连接图。

图6为图1中风机调速输出控制电路、风机转速反馈电路的具体连接图。

具体实施方式：参看附图1、附图2所示，本实施例包括换热器1、离子电流反馈针2、 燃烧器3、风机4、控制电路模块5、空气管7、燃气管8、燃气调节阀6，换热器1的内腔形成密闭式燃烧室11，燃烧器3设置在密闭式燃烧室11内，风机4的出风口与燃烧器3的进气口连通，燃气管8、空气管7与风机4的进风口连通，燃气调节阀6串联在燃气管8上，离子电流反馈针2安装在密闭式燃烧室11内，离子电流反馈针2与火焰离子电流检测单元51电联接，火焰离子电流检测单元51、燃气调节阀6、风机4与控制电路模块5电联接。

燃气燃烧产生热能，使中性气体原子中的电子获得足够的能量，从而能够克服原子核对它的引力而成为自由电子，同时中性的原子由于失去部分电子从而带正电，这种使中性的分子或原子释放电子形成正离子的过程叫做气体电离。此时，如果在火焰与燃烧器之间加一个直流电场，使带电粒子沿电场方向移动，正离子向阴极方向运动，电子和负离子向阳极方向运动，就会形成离子电流。

由于不同的燃烧状态下火焰的温度是不相同的，火焰温度越高，单位时间内在电场内移动的带电粒子越多，也就是带电离子浓度越大，电流就越明显，火焰温度越低，单位时间内在电场内移动的带电粒子越少，也就是带电离子浓度越小，电流就越弱。

空燃比过大时，多余空气会带走热量，会稀释带电离子浓度；空燃比过小时，燃烧不充分，燃烧过程并未能产生足够多的带电粒子。

本发明中的燃气成分是指燃气的组成和含量，根据全预混燃烧原理，当燃气由于组份发生变化，而使与空气的空燃比发生变化，此时燃气调节阀6如果不能进行相应的调整，则组份发生变化后的燃气就不能与空气实现完全燃烧，将对燃烧产生不利的影响。

燃气采暖热水炉设计者通对燃气采暖热水炉在最佳燃烧下离子电流值和烟气成分进行多次测量，确定最佳燃烧下的离子电流值范围，将此电流值范围写成电控程序输入到控制电路模块5中。

进一步地，参看附图3、附图4，所述的火焰离子电流检测单元51包括火焰离子电流输入电路511、交流高压产生电路515、交流分压电路512、直流分压电路513、滤波电路514，火焰离子电流输入电路511一端与离子电流反馈针2电联接，火焰离子电流输入电路511另一端、交流分压电路512分别与交流分压电路512的输入端电联接，交流分压电路512的输出端通过直流分压电路513与滤波电路514的输入端电联接，滤波电路514的输出端与控制电路模块5电联接。

参看附图5，所述的控制电路模块5包括MCU控制单元、燃气调节阀调节输出电路、燃气调节阀反馈电路，燃气调节阀调节输出电路、燃气调节阀反馈电路分别与MCU控制单元电联接，燃气调节阀调节输出电路、燃气调节阀反馈电路与燃气调节阀6电联接。当需要调节火焰离子电流时，MCU控制单元通过燃气调节阀调节输出电路将电信号给燃气调节阀6，调整燃气调节阀6的开度，然后燃气调节阀反馈电路将燃气调节阀6接收到的信号反馈给MCU控制单元，判断燃气调节阀6是否接收到完整的电信号。

参看附图6，所述的控制电路模块5还包括分别与MCU控制单元电联接的风机调速输出控制电路、风机转速反馈电路，风机调速输出控制电路、风机转速反馈电路与风机4电联接。当需要调节火焰离子电流时，MCU控制单元通过风机调速输出控制电路将电信号给风机4，调整风机4的风速，然后风机转速反馈电路将风机4接收到的信号反馈给MCU控制单元，判断风机4是否接收到完整的电信号。

即控制电路模块5可通过调节燃气调节阀6和/或风机4的转速来改变空燃比，从而使火焰离子电流维持在正常范围内。可以单独调节燃气调节阀进而控制进燃气量，也可以单独调节风机4转速来调节进空气量，如果检测到的火焰离子电流与预设的值偏差较大可同时调节燃气调节阀和风机4转速，以最快的速度将空燃比调节到最佳状态。

换热器1上设有燃烧器安装孔、反馈针安装孔，燃烧器3通过燃烧器安装孔安装在换热器1内，离子电流反馈针2通过反馈针安装孔安装在换热器1内，安装方便。

空气管7上设有文丘里管71，燃气管8的出燃气口与文丘里管71连通，可有效提高引射力。

工作时，火焰离子电流检测单元51不断地将离子电流反馈针2检测到的火焰离子电流信号传递给控制电路模块5，如果燃气热值发生变化或燃气成分发生变化，以至检测到的实际离子电流值偏离设置值，则控制电路模块5输出信号给燃气调节阀6和/或风机4进行调节，使燃气与空气比例重新匹配，以使离子电流值恢复到设置值范围内。

燃气调节阀6输出一个电流值，即可以对应一个固定的燃气流量，也就是可以对应一个火焰反馈电流。在燃气调节阀6输出电流一定的情况下，如果火焰反馈电流超过一定的范围，就说明机器不在正常的燃烧工况内，则需要改变燃气调节阀6的开度和/或风机4的转速以适应燃烧工况的变化，最终达到最佳的工况。大气式燃烧燃气采暖热水炉、强鼓燃气热水器、全预混燃气采暖热水炉均可适用本发明之控制原理。

本发明能使燃气成分发生变化时，燃气采暖热水炉能适应燃气的变化，快速自动对空气与燃烧比例进行调节，使燃气与空气比例调整至新的空燃比，调节燃气调节阀6和/或风机4使混合气体达到最佳燃烧状态，以达到使燃气完全燃烧的目的。有效避免出现热效率下降、燃烧异响、有害烟气排放高等不良现象，进而保障用户的正常使用。

Claims (10)

1.一种全预混燃烧燃气采暖热水炉，包括换热器（1）、燃烧器（3）、风机（4）、燃气调节阀（6）、燃气管（8）、空气管（7）、控制电路模块（5），换热器（1）的内腔形成密闭式燃烧室（11），燃烧器（3）设置在密闭式燃烧室（11）内，风机（4）的出风口与燃烧器（3）的进气口连通，燃气管（8）、空气管（7）与风机（4）的进风口连通，燃气调节阀（6）串联在燃气管（8）上，燃气调节阀（6）、风机（4）与控制电路模块（5）电联接，其特征在于还包括离子电流反馈针（2）、火焰离子电流检测单元（51），离子电流反馈针（2）安装在密闭式燃烧室（11）内，火焰离子电流检测单元（51）与离子电流反馈针（2）、控制电路模块（5）电联接。

2. 根据权利要求1所述的全预混燃烧燃气采暖热水炉，其特征在于所述的火焰离子电流检测单元（51）包括火焰离子电流输入电路（511）、交流高压产生电路（515）、交流分压电路（512）、直流分压电路（513）、滤波电路（514），火焰离子电流输入电路（511）一端与离子电流反馈针（2）电联接，火焰离子电流输入电路（511）另一端、交流高压产生电路（512）分别与交流分压电路（512）的输入端电联接，交流分压电路（512）的输出端通过直流分压电路（513）与滤波电路（514）的输入电联接，滤波电路（514）的输出端与控制电路模块（5）电联接。

3. 根据权利要求1或2所述的全预混燃烧燃气采暖热水炉，其特征在于所述的控制电路模块（5）包括MCU控制单元、燃气调节阀调节输出电路、燃气调节阀反馈电路，燃气调节阀调节输出电路、燃气调节阀反馈电路分别与MCU控制单元电联接，燃气调节阀调节输出电路、燃气调节阀反馈电路与燃气调节阀6电联接。

4. 根据权利要求3所述的全预混燃烧燃气采暖热水炉，其特征在于所述的控制电路模块（5）还包括分别与MCU控制单元电联接的风机调速输出控制电路、风机转速反馈电路，风机调速输出控制电路、风机转速反馈电路与风机（4）电联接。

5. 根据权利要求1或2所述的全预混燃烧燃气采暖热水炉，其特征在于所述的换热器（1）上设有燃烧器安装孔、反馈针安装孔，燃烧器（3）通过燃烧器安装孔安装在换热器（1）内，离子电流反馈针（2）通过反馈针安装孔安装在换热器（1）内。

6. 根据权利要求3所述的全预混燃烧燃气采暖热水炉，其特征在于所述的换热器（1）上设有燃烧器安装孔、反馈针安装孔，燃烧器（3）通过燃烧器安装孔安装在换热器（1）内，离子电流反馈针（2）通过反馈针安装孔安装在换热器（1）内。

7. 根据权利要求4所述的全预混燃烧燃气采暖热水炉，其特征在于所述的换热器（1）上设有燃烧器安装孔、反馈针安装孔，燃烧器（3）通过燃烧器安装孔安装在换热器（1）内，离子电流反馈针（2）通过反馈针安装孔安装在换热器（1）内。

8. 根据权利要求1或2所述的全预混燃烧燃气采暖热水炉，其特征在于所述的空气管（7）上设有文丘里管（71），燃气管（8）的出燃气口与文丘里管（71）连通。

9. 根据权利要求4所述的全预混燃烧燃气采暖热水炉，其特征在于所述的空气管（7）上设有文丘里管（71），燃气管（8）的出燃气口与文丘里管（71）连通。

10. 根据权利要求7所述的全预混燃烧燃气采暖热水炉，其特征在于所述的空气管（7）上设有文丘里管（71），燃气管（8）的出燃气口与文丘里管（71）连通。

 

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